Question

8．示波器是一種用來(lái)觀察電信號(hào)的電子儀器，其核心部件是示波管，如圖1所示是示波管的原理圖．示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．電子從燈絲K發(fā)射出來(lái)（初速度可不計(jì)），經(jīng)電壓為U₀的加速電場(chǎng)加速后，以垂直于偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的方向先后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極YY′、XX′．當(dāng)偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′上都不加電壓時(shí)，電子束從電子槍射出后，沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏的中心O點(diǎn)，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑．

（1）只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加不變的電壓U₁，電子束能打在熒光屏上產(chǎn)生一個(gè)亮斑．已知偏轉(zhuǎn)電極YY′的極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間的距離為d，YY′間的電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)．電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，不計(jì)電子的重力以及電子間的相互作用力．求電子剛飛出YY′間電場(chǎng)時(shí)垂直于極板方向偏移的距離．
（2）只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加u=U₁sinωt的交流電壓，試在圖2中畫(huà)出熒光屏上的圖形．
（3）在YY′上加如圖3所示的正弦交流電壓，同時(shí)在XX′上加如圖4所示的周期性變化的電壓，假設(shè)U_XX′=-U₂ 和U_XX′=U₂時(shí)，電子束分別打在熒光屏上的A、B兩點(diǎn)，試在圖5中畫(huà)出熒光屏上的圖形．

Answer 1

分析 （1）由動(dòng)能定理求的在加速電場(chǎng)中獲得的速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求的在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏移量
（2）（3）通過(guò)交流電壓的變化，通過(guò)運(yùn)動(dòng)分析即可畫(huà)出熒光屏上的圖形

解答 解：（1）在加速電場(chǎng)中  $e{U}_{0}=\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}-0$
在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中
平行于極板方向  L=v₀t
垂直于極板方向  $a=\frac{e{U}_{1}}{md}$  
$y=\frac{1}{2}a{t}^{2}$
可得  $y=\frac{{U}_{1}{L}^{2}}{4{U}_{0}d}$
（2）如答圖1所示．
（3）如答圖2所示．

答：（1）電子剛飛出YY′間電場(chǎng)時(shí)垂直于極板方向偏移的距離為$\frac{{U}_{1}{L}^{2}}{4{U}_{0}d}$
（2）（3）熒光屏上的圖形如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 題考查對(duì)示波器工作原理的理解，其基本原理是電場(chǎng)的加速和偏轉(zhuǎn)，根據(jù)偏轉(zhuǎn)距離與偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系，分析熒光屏上光斑的變化．